初學objectice-C的朋友都有一個困惑,總覺得對objective-C的內存管理機制琢磨不透,程序經常內存洩漏或莫名其妙的崩潰。我在這裡總結了自己對objective-C內存管理機制的研究成果和經驗,寫了這麼一個由淺入深的教程。希望對大家有所幫助,也歡迎大家一起探討。
此文涉及的內存管理是針對於繼承於NSObject的Class。
一 基本原理
Objective-C的內存管理機制與.Net/Java那種全自動的垃圾回收機制是不同的,它本質上還是C語言中的手動管理方式,只不過稍微加了一些自動方法。
1 Objective-C的對象生成於堆之上,生成之後,需要一個指針來指向它。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];
2 Objective-C的對象在使用完成之後不會自動銷毀,需要執行dealloc來釋放空間(銷毀),否則內存洩露。
[obj1 dealloc];
這帶來了一個問題。下面代碼中obj2是否需要調用dealloc?
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init];
ClassA *obj2 = obj1;
[obj1 hello]; //輸出hello
[obj1 dealloc];
[obj2 hello]; //能夠執行這一行和下一行嗎?
[obj2 dealloc];
不能,因為obj1和obj2只是指針,它們指向同一個對象,[obj1 dealloc]已經銷毀這個對象了,不能再調用[obj2 hello]和[obj2 dealloc]。obj2實際上是個無效指針。
如何避免無效指針?請看下一條。
3 Objective-C采用了引用計數(ref count或者retain count)。對象的內部保存一個數字,表示被引用的次數。例如,某個對象被兩個指針所指向(引用)那麼它的retain count為2。需要銷毀對象的時候,不直接調用dealloc,而是調用release。release會讓retain count減1,只有retain count等於0,系統才會調用dealloc真正銷毀這個對象。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //對象生成時,retain count = 1
[obj1 release]; //release使retain count減1,retain count = 0,dealloc自動被調用,對象被銷毀
我們回頭看看剛剛那個無效指針的問題,把dealloc改成release解決了嗎?
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1
ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1
[obj1 hello]; //輸出hello
[obj1 release]; //retain count = 0,對象被銷毀
[obj2 hello];
[obj2 release];
[obj1 release]之後,obj2依然是個無效指針。問題依然沒有解決。解決方法見下一條。
4 Objective-C指針賦值時,retain count不會自動增加,需要手動retain。
ClassA *obj1 = [[ClassA alloc] init]; //retain count = 1
ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1
[obj2 retain]; //retain count = 2
[obj1 hello]; //輸出hello
[obj1 release]; //retain count = 2 – 1 = 1
[obj2 hello]; //輸出hello
[obj2 release]; //retain count = 0,對象被銷毀
問題解決!注意,如果沒有調用[obj2 release],這個對象的retain count始終為1,不會被銷毀,內存洩露。(1-4可以參考附件中的示例程序memman-no-pool.m)
這樣的確不會內存洩露,但似乎有點麻煩,有沒有簡單點的方法?見下一條。
5 Objective-C中引入了autorelease pool(自動釋放對象池),在遵守一些規則的情況下,可以自動釋放對象。(autorelease pool依然不是.Net/Java那種全自動的垃圾回收機制)
5.1 新生成的對象,只要調用autorelease就行了,無需再調用release!
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1 但無需調用release
5.2 對於存在指針賦值的情況,代碼與前面類似。
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1
ClassA *obj2 = obj1; //retain count = 1
[obj2 retain]; //retain count = 2
[obj1 hello]; //輸出hello
//對於obj1,無需調用(實際上不能調用)release
[obj2 hello]; //輸出hello
[obj2 release]; //retain count = 2-1 = 1
細心的讀者肯定能發現這個對象沒有被銷毀,何時銷毀呢?誰去銷毀它?(可以參考附件中的示例程序memman-with-pool.m)請看下一條。
6 autorelease pool原理剖析。(其實很簡單的,一定要堅持看下去,否則還是不能理解Objective-C的內存管理機制。)
6.1 autorelease pool不是天生的,需要手動創立。只不過在新建一個iphone項目時,xcode會自動幫你寫好。autorelease pool的真名是NSAutoreleasePool。
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
6.2 NSAutoreleasePool內部包含一個數組(NSMutableArray),用來保存聲明為autorelease的所有對象。如果一個對象聲明為autorelease,系統所做的工作就是把這個對象加入到這個數組中去。
ClassA *obj1 = [[[ClassA alloc] init] autorelease]; //retain count = 1,把此對象加入autorelease pool中
6.3 NSAutoreleasePool自身在銷毀的時候,會遍歷一遍這個數組,release數組中的每個成員。如果此時數組中成員的retain count為1,那麼release之後,retain count為0,對象正式被銷毀。如果此時數組中成員的retain count大於1,那麼release之後,retain count大於0,此對象依然沒有被銷毀,內存洩露。
6.4 默認只有一個autorelease pool,通常類似於下面這個例子。
int main (int argc, const char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool;
pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
// do something
[pool release];
return (0);
} // main
所有標記為autorelease的對象都只有在這個pool銷毀時才被銷毀。如果你有大量的對象標記為autorelease,這顯然不能很好的利用內存,在iphone這種內存受限的程序中是很容易造成內存不足的。例如:
int main (int argc, const char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
int i, j;
for (i = 0; i < 100; i++ )
{
for (j = 0; j < 100000; j++ )
[NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//產生的對象是autorelease的。
}
[pool release];
return (0);
} // main
(可以參考附件中的示例程序memman-many-objs-one-pool.m,運行時通過監控工具可以發現使用的內存在急劇增加,直到pool銷毀時才被釋放)你需要考慮下一條。
7 Objective-C程序中可以嵌套創建多個autorelease pool。在需要大量創建局部變量的時候,可以創建內嵌的autorelease pool來及時釋放內存。(感謝網友hhyytt和neogui的提醒,某些情況下,系統會自動創建autorelease pool, 請參見第四章)
int main (int argc, const char *argv[])
{
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
int i, j;
for (i = 0; i < 100; i++ )
{
NSAutoreleasePool *loopPool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
for (j = 0; j < 100000; j++ )
[NSString stringWithFormat:@"1234567890"];//產生的對象是autorelease的。
[loopPool release];
}
[pool release];
return (0);
} // main
(可以參考附件中的示例程序memman-many-objs-many-pools.m,占用內存的變化極小)